Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Phasenschnittsteuerung für resistive Last


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Bert S. (kautschuck)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

Ich muss für eine resistive Last (50W Heizelement) eine 
Phasenschnittsteuerung entwerfen. Nun bewege ich mich eher im embedded 
Bereich und nicht in der Leistungselektronik und habe mal versucht eine 
Schaltung zu erstellen.

Dabei kommen mir folgende Fragen:

1.) Der Triac T810T-8T ist ein Logic Level Triac, denn man anscheinend 
direkt mit dem uC Pin ansteuern kann. Nun möchte ich natürlich eine 
galvanische Trennung und den Triac direkt mit dem Optotriac TLP268J 
ansteuern wie im Schaltplan. Geht das oder raucht der mir gleich ab?

2.) Nach dem Gleichrichten für das Zero Crossing sind ja etwa 325V 
vorhanden, dies führt zu einem Verlust von etwa 0.53W. Gefunden habe ich 
z.B folgende Schaltung hier:

Beitrag "Brauche Hilfe beim Bau einer Phasenanschnittsteuerung mit AVR"

Ist da die Verlustleistung so viel geringer, dass sich das lohnt?

TLP268J:
https://www.mouser.ch/datasheet/2/408/TLP268J_datasheet_en_20170727-771316.pdf

TLP387:
https://www.mouser.ch/datasheet/2/408/TLP387_datasheet_en_20160317-1144576.pdf

HDS20M:
https://www.mouser.ch/datasheet/2/115/HDS20M-1274637.pdf

T810T-8T:
https://www.mouser.ch/datasheet/2/389/t810t-8t-957102.pdf

Edit: L ist übrigens mit einer 3A trägen Feinsicherung gesichert.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
50W sind gerade mal 300mA Spitzenstrom, das darf man noch per 
Phasenanschnitt dimmen, du hast ZeroCross (andere Grund oder Versehen, 
oben steht Phasenanschnitt ?), da braucht man keinen 8A TRIAC. Immerhin 
stört in deiner Schaltung nicht, daß er in Quadrant IV nicht zündet.
Ich würde einen OptoTRIAC wie IL4108 nehmen, damit entfällt die ganze 
Betrachung der 330 Ohm Widerstände.
Beim TLP268 wird es schwer, ihn mit einem VDR vor den Widrigketen des 
Stromnetzes zu schützen, bei 230V~ schreibt EN 62368-1 einen 1.25 x 
Nennspannung also 300V Varistor vor, und die begrenzen erst ab 775V, da 
darf ein 600V Baustein schon ableben, ich würde 800V nehmen (MOC3083 
wenn es sein muss).
Dein Darlington-Optokoppler braucht nur 1/10 des Stromes, 3.3V/47k sind 
23uA, also reichen 2uA durch die LED und wenn man ab 16V Primärspannung 
durchschalten will wären 8MegOhm Vorwiderstand ok. Du merkst daß was 
nicht stimmt, der Phototransistor könnte 20uA schon in ausgeschalteten 
Zustand durchlassen.
An VCC = 10 V, IC = 10 mA, RL = 100 Ω merkt man daß im Datenblatt etas 
nicht stimmt, entweder 100mA oder 1kOhm damit er 40us/80us Schaltzeit 
erreicht.
Irgendwo dazwischen wird man LED Strom und Kollektorsstrom einordnen, 
und weil es dir um Verlustleistung geht sagen wir 100uA LED-Strom bei 
16V, macht 160k Vorwiderstand und 1.5mA Strom und 0.33W Verlust, und 
250uA LED Strom sekundär, macht 12k an 3.3V.
Die 0.33W sind so wenig, daß wohl kaum eine aufwändigere Schaltung 
lohnt.

: Bearbeitet durch User
von Arduino Fanboy D. (ufuf)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hmmm...

Vielleicht bin ich ja zu pragmatisch, aber warum verwendest du nicht 
einfach eins der vielen verfügbaren SSR?

Phasenanschnitt ist für Heizungen eher unnötig, und ab einer gewissen 
Leistung sogar von den E-Werken, im Vertrag ausgeschlossen/verboten.

Eine Vollwellen Paketsteuereung sollte reichen.

von Bert S. (kautschuck)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke euch, ich habe mal die Schaltung noch ein wenig angepasst. Der 
Triac ist jetzt einer mit isolierter Halterung, jedoch auch nur 3 
Quadrante, sollte aber passen. 8A Strom geht schon in Ordnung, lieber 
immer genug Reserve, da mann evtl. noch andere Lasten ausprobiert:

https://www.mouser.ch/datasheet/2/848/BTA208X-800B-1105427.pdf

Dann verwende ich als Opto-Triac den MOC3083M:

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/MO/MOC3083M.pdf

Michael B. schrieb:
> An VCC = 10 V, IC = 10 mA, RL = 100 Ω merkt man daß im Datenblatt etas
> nicht stimmt, entweder 100mA oder 1kOhm damit er 40us/80us Schaltzeit
> erreicht.
> Irgendwo dazwischen wird man LED Strom und Kollektorsstrom einordnen,
> und weil es dir um Verlustleistung geht sagen wir 100uA LED-Strom bei
> 16V, macht 160k Vorwiderstand und 1.5mA Strom und 0.33W Verlust, und
> 250uA LED Strom sekundär, macht 12k an 3.3V.
> Die 0.33W sind so wenig, daß wohl kaum eine aufwändigere Schaltung
> lohnt.

Ich kann dir hier nicht ganz folgen. V_F bei der LED ist ja maximal 
1.4V, bei 325VDC am Eingang macht das bei 160kOhm um die 2mA Basisstrom 
und somit 20mA Kollektorstrom. Daher wird bei 47kOhm der Transistor voll 
durchsteuern und den Pull-Up Pin auf LOW ziehen, oder? Oder rechnest du 
den Ausschaltzeitpunkt bei 16V?

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich schlage hier mal einfach den AQH3213A vor. Läuft hier zigtausendfach 
mit einem 700W-Lüfter ohne Probleme...

Bert S. schrieb:
> Danke euch, ich habe mal die Schaltung noch ein wenig angepasst.
Du solltest Schaltpläne im Raster zeichnen, dann fallen vermutlich auch 
die unverhofften und unnnötigen Verbindungspunkte in den Signalen 
heraus.

Bert S. schrieb:
> L ist übrigens mit einer 3A trägen Feinsicherung gesichert.
Was hängt da sonst noch dran?
Oder kommt nach der Sicherung tatsächlich nur diese 50W Last?

Bert S. schrieb:
> 8A Strom geht schon in Ordnung
Bei 200mA "normalem" Strombedarf?
Dimensionierst du alle deine Schaltungen um den Faktor 40 zu groß?

: Bearbeitet durch Moderator
von Bert S. (kautschuck)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar M. schrieb:
> Du solltest Schaltpläne im Raster zeichnen, dann fallen vermutlich auch
> die unverhofften und unnnötigen Verbindungspunkte in den Signalen
> heraus.

Ja, das mache ich normalerweise, jedoch habe ich das beim Triac Symbol 
vergessen und daher ist das Raster jetzt falsch.

Lothar M. schrieb:
> Was hängt da sonst noch dran?
> Oder kommt nach der Sicherung tatsächlich nur diese 50W Last?

Die Last wird nur aus Heizelementen bestehen, jedoch möchte man da 
verschiedenes ausprobieren. Im Idealfall wir das eine 50W resistive Last 
sein, bei der Probephase kann da aber auch mal eine 500W Last dran 
hängen, daher lieber grösser dimensionieren.

Lothar M. schrieb:
> Ich schlage hier mal einfach den AQH3213A vor. Läuft hier zigtausendfach
> mit einem 700W-Lüfter ohne Probleme...

Aber auch beim SSR muss man ja ZC Detection implementieren um die 
Netzspannung mit dem Eingang zu synchronisieren.

von spess53 (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi

>Aber auch beim SSR muss man ja ZC Detection implementieren um die
>Netzspannung mit dem Eingang zu synchronisieren.

Es gibt SSRs mit eingebauter Zerocrossdetection.

MfG Spess

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bert S. schrieb:
> der Probephase kann da aber auch mal eine 500W Last dran hängen

Ich liebe Salami. Aber hier ist die einfacb blöd

Bert S. schrieb:
> Ich kann dir hier nicht ganz folgen. V_F bei der LED ist ja maximal
> 1.4V, bei 325VDC am Eingang macht das bei 160kOhm um die 2mA Basisstrom
> und somit 20mA Kollektorstrom. Daher wird bei 47kOhm der Transistor voll
> durchsteuern und den Pull-Up Pin auf LOW ziehen, oder? Oder rechnest du
> den Ausschaltzeitpunkt bei 16V?

Wann soll dein Eingang low sein ? Irgendwann während der hohen Phase der 
Wechselspannung oder sobalt die Spannung den Nulldurchgang verlässt ? 
(Ein MOC3043/63/83 zündet nicht mehr ab 16V).

Und 47k bei 20uA (maximaler Strom durch Optokopplertransistor bei 
ausgeschalteter OptokopplerLED) macht schon 1V. Immerhin nicht 5V. Aber 
unnötig hochohmig.

von Bert S. (kautschuck)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Ich liebe Salami. Aber hier ist die einfacb blöd

Das kommt leider nicht von mir, aber der Power Factor ist ja für alle 
Lasten um die 1, daher sollte das keine Probleme bereiten, einfach 
genügen groß auslegen.

MaWin schrieb:
> Wann soll dein Eingang low sein ? Irgendwann während der hohen Phase der
> Wechselspannung oder sobalt die Spannung den Nulldurchgang verlässt ?
> (Ein MOC3043/63/83 zündet nicht mehr ab 16V).

Natürlich schon während dem Nulldurchgang :). Ok, dann nimmt man diese 
16V Schwelle als Referenz für die LED des Optokopplers.

spess53 schrieb:
> Es gibt SSRs mit eingebauter Zerocrossdetection.

Aber die haben ja meist keinen isolierten Ausgang um das mit dem uC zu 
detektieren.

Ich denke ich bleibe bei einer Phasenanschnittsteuerung mit Triac.

von TestX (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@TO

für deine anwendung ist ein fertiges Solid State Relais mit eingebauter 
ZC Erkennung am besten geeignet. Da brauchst du nichts weiter machen als 
eine sehr langsame PWM (0,xHz) an den Eingang zu legen und schon hast du 
eine Wellenpaketsteuerung.

So sparst du dir den gesamten Entwicklungsaufwand. Sowas baut man 
heutzutage nicht mehr diskret auf außer für Spezialanwendungen.

von Arduino Fanboy D. (ufuf)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
TestX schrieb:
> ...

Habe ich ihm schon versucht zu verkaufen.
Will ihm nicht.

---

Das mit der Ohmschen Last, ist eine Illusion.
Heizungen habe meist auch eine erhebliche induktive Komponente.

von Bert S. (kautschuck)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
TestX schrieb:
> für deine anwendung ist ein fertiges Solid State Relais mit eingebauter
> ZC Erkennung am besten geeignet. Da brauchst du nichts weiter machen als
> eine sehr langsame PWM (0,xHz) an den Eingang zu legen und schon hast du
> eine Wellenpaketsteuerung.
>
> So sparst du dir den gesamten Entwicklungsaufwand. Sowas baut man
> heutzutage nicht mehr diskret auf außer für Spezialanwendungen.

Die Spezifikationen sind leider so, dass direkt die Phasenspannung 
geschnitten werden muss und es nicht reicht, einfach die Leistung durch 
Wellenpakete zu Modulieren.

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bert S. schrieb:
> Ich denke ich bleibe bei einer Phasenanschnittsteuerung mit Triac.

Mit deinem TLP268 oder dem spannungsfesteren MOC3083 kann man aber keine 
Phasenanschnittsteuerung bauen, die haben zero cross und eignen sich nur 
für Wellenpaketsteuerung wie es für Heizungen ab 300W auch 
vorgeschrieben wäre.

Darauf wurde schon hingewiesen, aber du bist offenbar merkbefreit.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bert S. schrieb:
> Die Spezifikationen sind leider so, dass direkt die Phasenspannung
> geschnitten werden muss und es nicht reicht, einfach die Leistung durch
> Wellenpakete zu Modulieren.
Wer hat die Spezifikation geschrieben?
Warum hat er eine Steuerung für eine Heizung so spezifiziert, dass sie 
1. größtmögliche Störungen verursacht und 2. einen größtmöglichen 
nichtsinusförmigen Strom aus dem Netz entnimmt?
Warum "reicht" für diese spezielle Heizung eine Wellenpaketsteuerung 
nicht aus?

: Bearbeitet durch Moderator
von Der Andere (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und
Warum schreibt er eine Steuerung vor, die explizit ab 300W seitend des 
Netzbetreibers nicht erlaubt ist?

von Bert S. (kautschuck)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, ich habe das mal noch mit meinen Vorgesetzten durchdiskutiert, eine 
Schwingungspaketsteuerung geht in Ordnung. Dann könnte ich im Prinzip 
mit dem AQH3213A verfahren. Danke euch.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.